Pendalaman Materi. Biologi

Transkripsi

1 Pendalaman Materi Biologi

2 Kompetensi Guru Mata Pelajaran : 1.1 Memahami konsep-konsep, hukum-hukum, teori-teori biologi serta penerapan secara fleksibel. 1.2 Memahami proses berpikir biologi dalam mempelajari proses dan gejala alam. 1.3 Menggunakan bahasa simbolik dalam mendeskripsikan proses dan gejala alam/biologi. 1.4 Memahami struktur (termasuk hubungan fungsional antar konsep) ilmu biologi dan ilmu-ilmu terkait. 1.5 Bernalar secara kualitatif maupun kuantitatif tentang proses dan hukum biologi 1.6 Menerapkan konsep, hukum dan teori fisika, kimia dan matematika untuk menjelaskan/mendeskripsikan fenomena biologi 1.7 Menjelaskan penerapan hukum-hukum biologi dalam teknologi yang terkait dengan biologi terutama yang dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari Merancang eksperimen biologi untuk keperluan pembelajaran atau penelitian Indiktor Esensial : Memahami hakikat biologi sebagai ilmu Memahami langkah-langkah dalam metode ilmah Menerapkan keterampilan proses sains dalam mempelajari biologi Menguasai tentang ruang lingkup biologi dan hubungannnya dengan penerapan hukum biologi secara kuantitatif dalam memecahkan permasalahan sehari-hari Memberikan contoh penerapan hukum biologi secara kuantitatif dalam memecahkan permasalahan sehari-hari Menjelaskan peranan ilmu-ilmu lain dalam memecahkan permasalahan fenomena biologi Memberi contoh tentang penerapan hukum-hukum biologi dalam teknologi terkait kehidupan sehari-hari Merancang eksperimen biologi untuk penelitian Menentukan variabel yang ada dalam suatu penelitian. A. Biologi Sebagai Ilmu Biologi sebagai ilmu merupakan kebenaran ilmiah, yang berlaku sampai ada bukti baru yang menentang atau menggugurkannya. Biologi sebagai ilmu pengetahuan lahir dari suatu rangkaian aktivitas akal manusia yang disusun secara sistematis. Semua yang dinamakan ilmu pengetahuan selalu memiliki syarat-syarat atau ciri-ciri tertentu. Sifat dan ciri ilmu tersebut adalah memiliki objek, menggunakan metode, sistematis, universal, objektif, analitis, dan verifikatif. Berikut ini identifikasi dari sifat dan ciri dari ilmu pengetahuan atau ilmu yang dihasilkan oleh manusia. 1. Memiliki metode Berkembangnya ilmu pengetahuan tidak dapat terjadi secara kebetulan ataupun asal-asalan, melainkanmengikuti metode tertentu. Dalam mempelajari obyek kajian biologi digunakan metode ilmiah untuk menemukankebenaran. Metode ini telah dibakukan agar dapat digunakan dan dilakukan oleh siapa saja. Ilmu yang dikembangkan dengan menggunakan metode inikebenarannya diakui secara ilmiah. 2. Memiliki objek Setiap ilmu umumnya membatasi diri pada segi kajian tertentu. Misalnya matematika mengkaji pada objek angka-angka, fisika pada obyek benda-benda fisik, kimia berupa zat-zat penyusun dan reaksi yang terjadi dan biologi 222 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

3 memfokuskan pada objek makhluk hidup yang ada maupun yang pernah ada di dunia ini. 3. Bersifat sistematis Agar mudah dikaji, ilmu pengetahuan harus tersusun mulai yang sederhana menuju yang lebih kompleks. Konsep yang mendasari harus mengandung hubungan sedemikian rupa yang saling mendukung dan bukan saling bertentangan. Contohnya, dalam biologi disajikan konsep sel, jaringan, organ, sistem organ dan individu yang menunjukkan adanya organisasi kehidupan yang saling memperkuat objek kajian. Inilah yang dinamakan tersusun secara sistematis. 4. Universal Kebenaran yang disajikan dalam ilmu pengetahuan harus berlaku secara umum. Dalam biologi, hukum-hukum atau kaidah ilmu yang ada juga berlaku secara umum. Misalnya, kaidah tentang reproduksi generatif merupakan cara reproduksi organisme yang harus didahului dengan peleburan dua sel (gamet jantan dan betina). Ini berlaku pada semua jenis organisme. 5. Objektif Pernyataan dalam suatu ilmu pengetahuan harus bersifat jujur, yaitu menggambarkan kondisi apa adanya, mengandung data atau informasi yang sebenarnya, bebas dari prasangka, kesenjangan atau kepentingan pribadi. Bila ilmu tidak bersifat objektif maka akan sulit berkembang, apalagi untuk dimanfaatkan bagi kesejahteraan umat manusia. 6. Analitis Kajian dari sebuah ilmu akan menuju hal-hal yang lebih khusus seperti bagian, sifat, peranan dan berbagai hubungan. Untuk memahami hal yang bersifat khusus perlu pengkajian secara khusus pula, sehingga terdapat antar hubungan bagian yang dikaji sebagai hasil analisa. Oleh karena itu, sebuah ilmu akan terbagi menjadi berbagai cabang ilmu dengan kajian yanglebih khusus. Contohnya biologi mempunyai cabang zoologi, botani, fisiologi, ekologi, anatomi, genetika dan embriologi. 7. Verifikatif Kebenaran dalam sebuah ilmu bukanlah bersifat mutlak tetapi bersifat terbuka atau verifikatif yang juga dikenal dengan kebenaran ilmiah. Ini artinya sesuatu yang semula dianggap benar suatu saatmungkin menjadi salah bila ditemukan bukti-bukti baru yang menggugurkan kebenaran sebelumnya. Masih ingat dengan teori Generatio Spontanea yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati? Louis Pasteur berhasil menemukan bukti baru melalui percobaannya, sehingga tumbanglah teori tersebut. B. Metode Ilmiah Metode ilmiah atau proses ilmiah merupakan proses keilmuan untuk memperoleh pengetahuan secara sistematis berdasarkan bukti fisis. Metode Ilmiah merupakan suatu cara sistematis yang digunakan oleh para ilmuwan untuk memecahkan masalah yang dihadapi. Metode ini menggunakan langkah-langkah yang sistematis, teratur dan terkontrol, supaya suatu metode yang digunakan dalam MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 223

4 penelitian disebut metode ilmiah, maka metode tersebut harus mempunyai kriteria sebagai berikut: Ilmuwan melakukan pengamatan serta membentuk hipotesis dalam usahanya untuk menjelaskan fenomena alam. Prediksi yang dibuat berdasarkan hipotesis tersebut diuji dengan melakukan eksperimen. Jika suatu hipotesis lolos uji berkali-kali, hipotesis tersebut dapat menjadi suatu teori ilmiah. Unsur utama metode ilmiah adalah pengulangan empat langkah berikut: 1. Merumuskan masalah (melakukan karakterisasi setelah melakukan pengamatan dan pengukuran). 2. Hipotesis (penjelasan teoretis yang merupakan dugaan atas hasil pengamatan dan pengukuran). 3. Prediksi (deduksi logis dari hipotesis). 4. Eksperimen (pengujian atas semua hal di atas). 5. Merumuskan kesimpulan. 1. Merumuskan masalah (setelah melakukan karakterisasi) Metode ilmiah bergantung pada karakterisasi yang cermat atas subjek investigasi. Dalam proses karakterisasi, ilmuwan mengidentifikasi sifat-sifat utama yang relevan yang dimiliki oleh subjek yang diteliti. Selain itu, proses ini juga dapat melibatkan proses penentuan (definisi) dan pengamatan. Pengamatan yang dimaksud seringkali memerlukan pengukuran dan/atau perhitungan yang cermat. Proses pengukuran dapat dilakukan dalam suatu tempat yang terkontrol, seperti laboratorium, atau dilakukan terhadap objek yang tidak dapat diakses atau dimanipulasi seperti bintang atau populasi manusia. Proses pengukuran sering memerlukan peralatan ilmiah khusus seperti termometer, mikroskop, spektrometer, voltmeter, dan kemajuan suatu bidang ilmu biasanya berkaitan erat dengan penemuan peralatan semacam itu. Hasil pengukuran secara ilmiah biasanya ditabulasikan dalam tabel, digambarkan dalam bentuk grafik, atau dipetakan, dan diproses dengan perhitungan statistika seperti korelasi dan regresi. Pengukuran dalam karya ilmiah biasanya juga disertai dengan estimasi ketidakpastian hasil pengukuran tersebut. Ketidakpastian tersebut sering diestimasikan dengan melakukan pengukuran berulang atas kuantitas yang diukur. Dengan melalui pengamatan dan mengukuran kita dapat merumuskan masalah penelitian. Kegiatan 1 Terdapat cawan petri yang berisi sepuluh kacang hijau yang berkecambah. Bersama kelompok Anda, amatilah hasil perkecambahan kacang hijau tersebut. a. Tuliskan hasil pengamatan Anda. Pengamatan Anda juga dapat disertai dengan pengukuran ph dan suhu media pertumbuhan. b. Berdasarkan hasil pengamatan Anda, Tuliskan satu rumusan masalah penelitian. 2. Prediksi dari hipotesis Semula istilah hipotesis dari bahasa Yunani yang mempunyai dua kata ialah kata hipo (sementara) dan thesis (pernyataan atau teori). Oleh karena hipotesis merupakan pernyataan sementara yang masih lemah kebenarannya. Kemudian para ahli menafsirkan arti hipotesis adalah sebagai dugaan terhadap hubungan antara dua variabel atau lebih (Kerlinger,1973:18 dan Tuckman,1982:5). 224 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

5 Selanjutnya Sudjana (1992:219) mengartikan hipotesis adalah asumsi atau dugaan mengenai suatu hal yang dibuat untuk menjelaskan hal itu yang sering dituntut untuk melakukan pengecekannya. Atas dasar definisi di atas, sehingga dapat diartikan bahwa hipotesis adalah jawaban atau dugaan sementara yang harus diuji lagi kebenarannya. Hipotesis penelitian adalah hipotesis kerja yaitu hipotesis yang dirumuskan untuk menjawab permasalahan dengan menggunakan teori-teori yang ada hubungannya (relevan) dengan masalah penelitian dan belum berdasarkan fakta serta dukungan data yang nyata di lapangan. Hipotesis yang berguna akan memungkinkan prediksi berdasarkan deduksi. Prediksi tersebut mungkin meramalkan hasil suatu eksperimen dalam laboratorium atau pengamatan suatu fenomena di alam. Prediksi tersebut dapat pula bersifat statistik dan hanya berupa probabilitas. Hasil yang diramalkan oleh prediksi tersebut haruslah belum diketahui kebenarannya (apakah benar-benar akan terjadi atau tidak). Hanya dengan demikianlah maka terjadinya hasil tersebut menambah probabilitas bahwa hipotesis yang dibuat sebelumnya adalah benar. Jika hasil yang diramalkan sudah diketahui, hal itu disebut konsekuensi dan seharusnya sudah diperhitungkan saat membuat hipotesis. Jika prediksi tersebut tidak dapat diamati, hipotesis yang mendasari prediksi tersebut belumlah berguna bagi metode bersangkutan dan harus menunggu metode yang mungkin akan datang. Sebagai contoh, teknologi atau teori baru boleh jadi memungkinkan eksperimen untuk dapat dilakukan. Kegiatan 2 Coba perhatikan pernyataan yang menyatakan bahwa hujan asam diidentifikasi bila ph air hujan kurang dari 5,6. Terjadinya hujan asam berakibat buruk pada organisme. Pada tumbuhan akan menghambat pertumbuhan. Berdasarkan pernyataan ini dan memperhatikan rumusan masalah di atas, rumuskanlah hipotesis penelitiannya! 3. Eksperimen Setelah prediksi dibuat, hasilnya dapat diuji dengan eksperimen. Jika hasil eksperimen bertentangan dengan prediksi, maka hipotesis yang sedang diuji tidaklah benar atau tidak lengkap dan membutuhkan perbaikan atau bahkan perlu ditinggalkan. Jika hasil eksperimen sesuai dengan prediksi, maka hipotesis tersebut boleh jadi benar namun masih mungkin salah dan perlu diuji lebih lanjut. Hasil eksperimen tidak pernah dapat membenarkan suatu hipotesis, melainkan meningkatkan probabilitas kebenaran hipotesis tersebut. Hasil eksperimen secara mutlak bisa menyalahkan suatu hipotesis bila hasil eksperimen tersebut bertentangan dengan prediksi dari hipotesis. Bergantung pada prediksi yang dibuat, bermacam-macam eksperimen dapat dilakukan. Eksperimen tersebut dapat berupa eksperimen di dalam laboratorium yaitu mengamati pengaruh hujan asam terhadap perkecambahan biji kacang hijau atau di lapangan yaitu mengamati pertumbuhan tanaman kacang hijau yang mendapatkan sumber air dari hujan asam dalam rangka menguji hipotesis bahwa ph menghambat perkecambahan atau pertumbuhan tanaman. Pencatatan yang detail sangatlah penting dalam eksperimen, untuk membantu dalam pelaporan hasil eksperimen dan memberikan bukti efektivitas dan keutuhan prosedur yang dilakukan. Pencatatan juga akan membantu dalam reproduksi eksperimen. MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 225

6 Kegiatan 3. Berdasarkan rumusan masalah dan hipotesis pada kegiatan 1 dan kegiatan 2: a. Identifikasilah variabel bebas dan variabel terikat, b. Tuliskan pula variabel kontrol bila akan menguji hipotesis tersebut. c. Rancanglah eksperimennya, d. Lakukan eksperimennya. 4. Merumuskan Kesimpulan Peneliti akan melakukan analisis data dan pembahasan berdasarkan landasan teoritis dan empiris yang telah dikembangkan berdasarkan data yang diperoleh dari eksperimen. Eksperimen diakhiri dengan merumuskan kesimpulan berdasarkan data dan pembahasan. Melaksanakan serangkaian langkah-langkah metode ilmiah merupakan proses ilmiah. Proses ilmiah merupakan suatu proses yang berulang. Seorang ilmuwan mungkin saja mengulangi langkah yang lebih awal atau pada langkah yang manapun karena pertimbangan tertentu. Ketidakberhasilan untuk membentuk hipotesis yang menarik dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang subjek yang sedang dipelajari. Ketidakberhasilan suatu hipotesis dalam menghasilkan prediksi yang menarik dan teruji dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan kembali hipotesis tersebut atau definisi subjek penelitian. Ketidakberhasilan eksperimen dalam menghasilkan sesuatu yang menarik dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang metode eksperimen tersebut, hipotesis yang mendasarinya, atau bahkan definisi subjek penelitian itu. Ilmuwan lain dapat memulai penelitian mereka sendiri dan memasuki proses tersebut pada tahap yang manapun. Mereka dapat mengadopsi karakterisasi yang telah dilakukan dan membentuk hipotesis mereka sendiri, atau mengadopsi hipotesis yang telah dibuat dan mendeduksikan prediksi mereka sendiri. Seringkali eksperimen dalam proses ilmiah tidak dilakukan oleh orang yang membuat prediksi, dan karakterisasi didasarkan pada eksperimen yang dilakukan oleh orang lain. Seseorang yang melakukan proses metode ilmiah perlu juga memperhatikan sikap ilmiah. Metode ilmiah didasari oleh sikap ilmiah. Sikap ilmiah semestinya dimiliki oleh setiap penelitian dan ilmuwan. Adapun sikap ilmiah yang dimaksud adalah rasa ingin tahu, jujur (menerima kenyataan hasil penelitian dan tidak mengada-ada), objektif (sesuai fakta yang ada, dan tidak dipengaruhi oleh perasaan pribadi), tekun (tidak putus asa), teliti (tidak ceroboh dan tidak melakukan kesalahan) dan terbuka (mau menerima pendapat yang benar dari orang lain). Kegiatan 4 Jika Penelitian pada kegiatan 1, 2, dan 3 dilakukan dengan sistematis maka Anda akan dapat membuat kesimpulan dari hipotesis yang diuji bahwa ph asam mempengaruhi (menghambat) perkecambahan biji kacang hijau. C. Ruang Lingkup Biologi Biologi kini memiliki cabang-cabang dengan objek kajian yang semakin khusus. Berdasar dari ilmu manusia muncul cabang-cabang ilmu kesehatan dan saat ini muncul ilmu-ilmu khusus seperti spesialisasi mata, THT, kulit, internis, anak, 226 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

7 jantung, paru-paru dan saraf. Demikian pula perkembangan dalam bidang pertanian. Selain perkembangan ilmu terdapat pula pengembangan penerapan ilmu yang dikenal sebagai biologi terapan. Tujuan penerapan ilmu adalah agar ilmu itu dapat digunakan untuk meningkatkan kesejahteraan umat manusia. Contoh biologi terapan antara lain:kesehatan, pertanian, perikanan, kedokteran, bioteknologi dan sebagainya. Ilmu pengetahuan berkembang karena rasa ingin tahu manusia. Demikian pula biologi selalu berkembang. Mengembangkan ilmu pengetahuan tidak harus berawal dari nol, melainkan dapat dari hasil penelitian orang lain. Jadi ilmu pengetahuan muncul dari banyak membaca. Dengan membaca akan semakin banyak persoalan yang dapat kita selesaikan. Cabang-cabang biologi yang mempelajari berbagai tingkat organisasi kehidupan adalah sebagai berikut: 1. Sitologi : Ilmu yang mempelajari sel 2. Genetika : Ilmu yang mempelajari gen 3. Histologi : Ilmu yang mempelajari jaringan 4. Morfologi : Ilmu yang mempelajari struktur luar organisme 5. Anatomi : Ilmu yang mempelajari struktur dalam organisme 6. Fisiologi : Ilmu yang mempelajari proses kehidupan organisme 7. Taksonomi: Ilmu yang mempelajari klasifikasi organisme 8. Ekologi : Ilmu yang mempelajari interaksi organisme dengan lingkungan 9. Evoluasi : Ilmu yang mempelajari asal usul kehidupan dan perubahan organisme dariwaktu ke waktu Cabang-cabang biologi lainnya didasarkan pada kelompok organisme yang dipelajari. 1. Mikroorganisme : Ilmu yang mempelajari organisme berukuran renik (mikroskopik) 2. Zoologi : Ilmu yang mempelajari hewan3. Botani : Ilmu yang mempelajari tumbuhan 4. Virologi : Ilmu yang mempelajari tentang virus 5. Bakteriologi : Ilmu yang mempelajari tentang bakteri 6. Mikologi : Ilmu yang mempelajari tentang jamur D. Keterampilan Proses Sains dalam Mempelajari Biologi. Keterampilan sains merupakan seperangkat keterampilan yang digunakan para ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah. Keterampilan proses sains ini dibedakan menjadi sejumla keterampilan proses yang perlu dikuasai bila seseorang hendak mengembangkan pengetahuan sains dan metodenya. Carin (1992) menyampaikan beberapa alasan tentang pentingnya keterampilan proses. Pertama, dalam praktiknya apa yang dikenal dalam sains merupakan hal yang tidak terpisahkan dari metode penyelidikan. Mengetahui sains tidak hanya sekedar mengetahui materi tentang sains (ke-ipa-an) saja tetapi terkait pula dengan memahami bagaimana cara untuk mengumpulkan fakta dan menghubunngkan faktafakta untuk membuat suatu penafsiran atau kesimpulan. Kedua, keterampilan proses sains merupakan keterampilan belajar sepanjang hayat (life-long learning) yang dapat digunakan bukan saja untuk mempelajari ilmu tetapi juga dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari, bahkan untuk bertahan hidup (life skills). Keterampilan proses melibatkan keterampilan-keterampilan kognitif atau intelektual, manual, dan social. Keterampilan kognitif atau intelektual terlibat karena MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 227

8 dengan melakukan keterampilan proses siswa menggunakan pikirannya. Keterampilan manual jelas terlibat dalam keterampilan proses karena mungkin mereka melibatkan penggunaan alat dan bahan, pengukuran, penyusunan atau perakitan alat. Dengan keterampilan sosial dimaksudkan bahwa mereka berinteraksi dengan keterampilan proses, misalnya mendiskusikan hasil pengamatan. Keterampilan proses perlu dikembangkan melalui pengalaman langsung, sebagai pengalaman belajar, dan disadari ketika kegiatannya sedang berlangsung. Melalui pengalaman langsung seseorang dapat lebih menghayati proses atau kegiatan yang sedang dilakukan. Namun apabila sekedar melaksanakan tanpa menyadari yang sedang dikerjakannya, maka perolehannya kurang bermakna dan memerlukan waktu lama untuk menguasainya. Kesadaran tentang apa yang sedang dilakukannya, serta keinginan untuk melakukan nya dengan tujuan menguasainya sangatlah penting. Untuk mempermudah mempelajari keterampilan proses sains dan mengembangkannya dalam merencanakan dan melaksanakan pembelajaran IPA, dibawah ini disajikan jenis keterampilan proses sains, dengan indicator-indikatornya. Jenis-jenis keterampilan proses ini dirangkum dari berbagai sumber, khususnya dari Wynne Harlen (1992) dengan modifikasi hasil penelitian Dahar, (1985) dan Rustaman (1995). JENIS KETERAMPILAN PROSES SAINS DAN INDIKATORNYA 1. MENGAMATI/OBSERVASI a. Menggunakan sebanyak mungkin indera. b. Mengumpulkan/ menggunakan fakta yang relevan. 2. MENGELOMPOKKAN/ KLASIFIKASI a. Mencatat setiap pengamatan secara terpisah. b. Mencari perbedaan, persamaan. c. Mengontraskan ciri-ciri. d. Membandingkan. e. Mencarindasar pengelompokan atau penggolongan. f. Menghubungkan hasil-hasil pengamaan. 3. MENAFSIRKAN/ INTERPRETASI a. Menghubungkan hasil-hasil pengamatan. b. Menemukan pola dalam suatu seri pengamatan. c. Menyimpulkan. 4. MERAMALKAN/ PREDIKSI a. Menggunakan pola-pola hasil penelitian. b. Mengemukakan apa yang mungkin terjadi pada keadaan yang belum diamati. 5. MENGAJUKAN PERTANYAAN a. Bertanya apa, bagaimana, dan mengapa. b. Bertanya untuk meminta penjelasa. c. Mengajukan pertanyaan yang berlatar belakang hipotesis 6. BERHIPOTESIS 7. MERENCANAKAN PERCOBAAN/ PENELITIAN a. Menentukan alat/ bahan/ sumber yang akan digunakan b. Menentukan variabel/ factor penentu. c. Menentukan apa yang diukur, diamati, dicatat. d. Menentukan apa yang akan dilaksanakan berupa langkah kerja. 228 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

9 8. MENGGUNAKAN ALAT DAN BAHAN a. Memakai alat/ bahan. b. Mengetahui alasan mengapa menggunakan alat/bahan. c. Mengetahui bagaimana menggunakan alat/bahan. 9. MENERAPKAN KONSEP a. Menggunakan konsep yang telah dipelajari pada situasi baru b. Menggunakan konsep pada pengalaman baru untuk menjelaskan apa yang terjadi 10. BERKOMUNIKASI a. Memberikan/menggambarkan data empiris hasil percobaan atau pengamatan dengan grafik dan tabel atau diagram b. Menyusun dan menyampaikan laporan secara sistematis c. Menjelaskan hasil percobaan atau penelitian d. Membaca grafik atau tabel atau diagram e. Mendiskusikan hasil kegiatan suatu masalah atau suatu peristiwa 11. MELAKSANAKAN PERCOBAAN?EKSPERIMENTASI (mencakup seluruh letrampilan proses sains) E. Penelitian Ilmiah Salah satu hal yang penting dalam dunia ilmu adalah penelitian (research). Research berasal dari katare yang berarti kembali dan search yang berarti mencari, sehingga research atau penelitian dapat didefinisikan sebagai suatu usaha untuk mengembangkan dan mengkaji kebenaran suatu pengetahuan. Suatu penelitian harus memenuhi beberapa karakteristik untuk dapat dikatakan sebagai penelitian ilmiah. Umumnya ada empat karakteristik penelitian ilmiah, yaitu : 1. Sistematik. Berarti suatu penelitian harus disusun dan dilaksanakan secara berurutan sesuai pola dan kaidah yang benar, dari yang mudah dan sederhana sampai yang kompleks. 2. Logis. Suatu penelitian dikatakan benar bila dapat diterima akal dan berdasarkan fakta empirik. Pencarian kebenaran harus berlangsung menurut prosedur atau kaidah bekerjanya akal, yaitu logika. Prosedur penalaran yang dipakai bisa prosedur induktif yaitu cara berpikir untuk menarik kesimpulan umum dari berbagai kasus individual (khusus) atau prosedur deduktif yaitu cara berpikir untuk menarik kesimpulan yang bersifat khusus dari pernyataan yang bersifat umum. 3. Empirik. Artinya suatu penelitian biasanya didasarkan pada pengalaman sehari-hari (fakta aposteriori,yaitu fakta dari kesan indra) yang ditemukan atau melalui hasil coba-coba yang kemudian diangkat sebagai hasil penelitian. Landasan penelitian empirik ada tiga yaitu : a. Hal-hal empirik selalu memiliki persamaan dan perbedaan (ada penggolongan atau perbandingan satu sama lain) b. Hal-hal empirik selalu ber ubah-ubah sesuai dengan waktu c. Hal-hal empirik tidak bisa secara kebetulan, melainkan ada penyebabnya (ada hubungan sebab akibat) 4. Replikatif. Artinya suatu penelitian yang pernah dilakukan harus diuji kembali oleh peneliti lain dan harus memberikan hasil yang sama bila dilakukan dengan metode, kriteria, dan kondisi yang sama. Agar bersifat replikatif, penyusunan definisi operasional variabel menjadi langkah penting bagi seorang peneliti. MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 229

10 Kompetensi Guru Mata Pelajaran : 1.8. Memahami lingkup dan kedalaman biologi sekolah Indikator Esensial : Mengidentifikasi dampak kerusakan lingkungan terhadap keberadaan komponen ekosistem Beberapa bulan yang lalu, Ulat bulu menjadi masalah di beberapa daerah di Pulau Jawa seperti di Probolinggo dan Jombang, Jawa Timur dan Kendal, Jawa Tengah serta beberapa kota di Bali. Warga sejumlah daerah lainnya juga melaporkan ulat bulu, seperti Tanjung Duren, Jakarta Barat yang menyerang pepohonan. Tidak hanya itu, ulat bulu pun masuk ke rumah warga. Akibatnya sejumlah warga pun resah. Mengapa tiba-tiba ada wabah ulat bulu? Ada beberapa faktor yang mempengaruhi. A. Lingkungan sebagai Komponen Ekosistem Ekosistem pada dasarnya adalah kesatuan komunitas dengan lingkungan hidupnya yang membentuk hubungan timbal balik. Lingkungan yang dimaksud dalam hal ini dapat berupa lingkungan biotik maupun abiotik. Dengan demikian komponen penyusun ekosistem terdiri dari dua komponen yaitu komponen biotik termasuk tumbuhan, hewan dan manusia serta komponen abiotik berupa cahaya, suhu, kelembaban, tanah, air dan udara. B. Ulat Bulu sebagai Komponen Biotik Ekosistem Ulat bulu termasuk salah satu komponen biotik dalam ekosistem. Keberadaanya di alam tidak lepas dari suatu bentuk respon akibat hubungan timbal balik dari sesama komponen biotik maupun komponen abiotik yang bisa dilihat dari mekanisme aliran energy melalui rantai makanan ataupun jaring-jaring makanan yang ada. Fenomena wabah Ulat bulu menunjukkan bahwa ada dinamika peningkatan jumlah populasinya di lingkungan. C. Perubahan Komponen Ekosistem Ekosistem dikatakan seimbang apabila komposisi di antara komponenkomponennya tersebut dalam keadaan seimbang. Jika keberadaan ekosistem dalam kondisi yang seimbang maka ekosistem akan dapat bertahan lama atau kesinambungannya dapat terpelihara. Perlu diketahui pula bahwa tidak selamanya ekosistem berada dalam kondisi keseimbangan tetapi ada kalanya mengalami perubahan. Perubahan dapat terjadi pada lingkungan atau komponen biotik maupun komponen abiotik. Dalam suatu ekosistem, jika perubahan terjadi pada komponen biotik maka perubahan yang terjadi sebagai berikut, jumlah tiap-tiap komponen biotik akan mengalami perubahan yang teratur sehingga perbandingannya selalu tetap. Perubahan jumlah produsen akan diikuti oleh perubahan pada konsumen I, konsumen II, konsumen III, dan seterusnya. Perubahan pada komponen biotik ini akan terjadi secara alamiah. Ini berarti, Tuhan telah mengatur alam sedemikian rupa sehingga jumlah populasi di dalam suatu komunitas dari waktu ke waktu seimbang. Sebagai contoh, kita lihat keseimbangan antara populasi tumbuhan, kijang, dan harimau dalam suatu hutan seperti digambarkan pada grafik berikut: 230 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

11 Gambar Grafik perubahan komponen biotik dalam suatu ekosistem (Fitrihidajati, 2010). Gambar Harimau yang sedang memburu mangsa (Fitrihidajati,2010) Berdasarkan grafik tersebut memperlihatkan bahwa pada akhir dari perubahan akan menuju pada keseimbangan ekosistem. D. Pengaruh Perubahan Lingkungan terhadap Siklus Hidup Ulat Bulu Ulat bulu yang menyerang tanaman produksi di sejumlah tempat di beberapa daerah berasal dari famili Lymantriidae atau kupu-kupu yang berkeliaran pada malam hari. Berikut adalah siklus hidup dari ulat bulu ; Gambar Ulat bulu (detik.com) MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 231

12 Gambar Siklus hidup ulat bulu (detik.com) Secara umum, rata-rata siklus hidup telur, larva (bentuk ulat) hingga menjadi kupu-kupu malam (ngengat) adalah sekitar 30 hari. Namun siklus hidup ulat bulu yang ada sekarang lebih cepat 3-4 hari dari biasanya. Siklus pendek ini merupakan gambaran umum dari perubahan ekosistem (Ubaidillah dalam detik.com.,rabu:13/4/2011). Siklus yang lebih pendek ini, menurutnya terjadi manakala terpenuhinya host plant atau inang sehingga menyediakan suplai makanan bagi makhluk tersebut. Fase telur membutuhkan waktu 6-7 hari. Pada fase larva ada 4 tahapan instar yang masing-masing instar membutuhkan waktu 3-4 hari. Setelah itu, masuk fase pre-pupa yang butuh waktu 2 hari. Lalu di tahapan pupa butuh waktu 7 hari, sehingga perkembangannya umumnya sekitar hari. Dinamika peningkatan populasi ulat bulu penyebabnya ada perubahan ekosistem, baik perubahan komponen biotik maupun komponen abiotik. Pada dasarnya rangkaian perubahan ekosistem berpengaruh terhadap komponen ekosistem. Komponen ini berubah ketika ada hal-hal di alam yang berubah. Perubahan ekosistem menyebabkan hilangnya faktor keseimbangan alami untuk sementara waktu. Sebagai suatu sistem, alam juga memiliki komponen-komponen yang menciptakan keseimbangan. Saat salah satu komponen mengalami gangguan, keseimbangan itu akan terganggu. Begitu juga dengan yang terjadi dengan famili Limantriidae (ulat bulu) saat ini. Fenomena meningkatnya populasi ulat bulu, salah satunya disebabkan oleh faktor biotik misalnya berkurangnya pemangsa alaminya, seperti burung, kelelawar, dan semut rangrang, dan musuh alaminya, misalnya parasitoid. Berkurangnya pemangsa alami dan peningkatan ulat bulu juga dipengaruhi unsur abiotik. Perubahan iklim global menjadi faktor utama. Akibat adanya perubahan iklim, terjadi perubahan suhu dan kelembaban udara. Pada dasarnya semua makhluk hidup punya kemampuan adaptasi terhadap perubahan alam yang terjadi. 232 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

13 Perubahan suhu dan kelembaban udara bisa saja mengakibatkan pemangsa alami ulat bulu berkurang, sebaliknya hal ini mengakibatkan populasi ulat bulu menjadi meningkat. Tetapi, ini tidak akan berlangsung lama karena alam punya mekanisme penyeimbang. Pemangsa alami dan faktor penyeimbang hayati lainnya akan kembali berfungsi normal dan dinamika populasi ulat bulu akan kembali normal sebagaimana sebelumnya. Populasi predator pemakan ulat seperti Burung Prenjak, Jalak dan Cinenen berkurang cukup signifikan hingga mencapai 80 persen dari populasi sebelumnya. Hal ini disebabkan ada perburuan liar yang dilakukan secara besar-besaran sebagai komoditas perdagangan menjadikan populasi burung liar pemakan ulat ini menurun drastis, sehingga ulat-ulat tersebut bisa berkembangbiak dengan leluasa karena musuh utamanya sudah tidak ada. Sebagai contoh di wilayah Malang, populasi predator berupa burung liar pemakan ulat (serangga) tersebut juga sudah hampir punah. Jika proses perburuan burung pemakan serangga ini dilakukan secara besarbesaran dan terus menerus akan memicu terjadinya bencana ekologi. Akibatnya, akan terjadi ledakan populasi kupu-kupu dan ulat di luar kendali. Hujan yang terus menerus mengakibatkan musuh alami ulat bulu, yakni sejenis predator bernama "Braconid" dan "Apanteles" tidak mampu bertahan hidup, sehingga musuh alami itu tidak bisa mengontrol populasi ulat bulu yang semakin banyak, dan berkembangbiak dengan cepat, bahkan menyebar ke lingkungan penduduk. Selain faktor di atas ada alasan lain yaitu dulu habitat ulat bulu sudah ada pada lingkungan tertentu karena serangga ini adalah bagian dari ekosistem yang memiliki manfaat bagi lingkungannya. Yang lazim terjadi adalah peningkatan populasi, bukan serangan ulat bulu. Sebab, jenis ini tidak memiliki kemampuan menyebar secara luas, sebagaimana wereng. Kecuali jika ia terbawa secara tidak sengaja. Dulu serangga jenis ngengat atau kupu-kupu malam ini terkonsentrasi di beberapa kawasan hutan. Famili Lymantridae umumnya hidup di hutan dataran rendah, Saat ini keberadaan hutan dataran rendah yang banyak terdapat di Jawa dan Sumatera, sudah banyak berkurang dan berubah. Selain itu terdapat penanaman pohon secara homogen, yakni jenis mangga-manggaan atau dari suku suku Anacardiaceae yang menjadi makanan bagi larva jenis Lymantridae. Hanya serangga yang tersedia makanannya secara homogen yang populasinya meledak. (Kompas.com., Rabu, 11 April 2011) MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 233

14 Kompetensi Guru Mata Pelajaran : 1.8. Memahami lingkup dan kedalaman biologi sekolah Indikator Esensial : Mengaplikasikan pengetahuan tentang karakter suatu ekosistem dalam suatu contoh A. PENGERTIAN EKOSISTEM Dalam suatu habitat, selain terdapat berbagai jenis makhluk hidup (komunitas) terdapat juga benda-benda seperti air, tanah, pasir, cahaya, matahari, dan udara. Di antara anggota komunitas dan benda-benda tersebut terjadi hubungan yang saling mempengaruhi. Kesatuan ini membentuk sistem ekologi atau disebut ekosistem. Jadi ekosistem adalah kesatuan komunitas dengan lingkungan hidupnya yang membentuk hubungan timbal balik. B. KOMPONEN EKOSISTEM Berdasarkan komponen yang menyusun, ekosistem terdiri dari dua komponen sebagai berikut : 1. Kompenen Biotik Makhluk hidup meliputi tumbuhan, manusia, dan hewan lain. Menurut perannya, komponen ini dibedakan menjadi 3 golongan: a. produsen (penghasil), b. konsumen (pemakai), dan c. dekomposer (pengurai). 2. Komponen Abiotik Meliputi semua benda tak hidup yang terdapat dalam suatu ekosistem, misalnya air, tanah, batu, pasir, udara, cahaya, suhu, kelembapan dan gaya tarik bumi. C. HUBUNGAN SALING KETERGANTUNGAN 1. Saling Ketergantungan Antara Komponen Biotik Dan Abiotik Bagian tak hidup dari suatu organisme lingkungan adalah faktor abiotik. Contoh faktor abiotik meliputi aliran udara, temperatur, kelembaban, cahaya, dan tanah. Ekologi termasuk didalamnya mempelajari tentang ciri-ciri lingkungan yang tidak hidup karena ciri-ciri ini merupakan bagian organisme hidup. Sebagai contoh: studi ekologi yang lengkap tentang tikus rumah memasukkan pemeriksaan terhadap tipe-tipe tanah dimana hewan-hewan tersebut membuat lubang. Hal yang serupa ialah penelitian yang menyeluruh dari siklus hidup katak termasuk apakah mereka perlu untuk meletakkan telurnya di atas batu atau pada dasar kolam yang berpasir. Faktor-faktor abiotik mempunyai efek yang jelas pada makhluk hidup dan sering menentukan jenis mana yang dapat melangsungkan hidup pada lingkungan tertentu. Sebagai contoh, kurangnya hujan yang terus menerus pada daerah padang pasir seperti ditunjukkan pada Gambar 1 dapat menyebabkan kekeringan. Sebutkan perubahan yang terjadi pada padang rumput akibat kekeringan? Rumput akan tumbuh lebih lambat. Rumput mungkin menghasilkan lebih sedikit biji, dan hewan-hewan yang hidupnya tergantung pada biji sebagai makanan akan berjuang untuk dapat melangsungkan hidup. Periksalah cara lain untuk menunjukkan bahwa faktor yang mempengaruhi makhluk hidup seperti pada Eksperimen MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

15 Gambar Kekeringan merupakan suatu kondisi abiotik yang umum pada padang pasir akibat kurangnya kelembaban. Ketika rumput mengalami kekeringan, mereka berubah menjadi kuning dan tampak mati, tetapi rumput tumbuh setelah hujan turun. Beberapa jenis, sebagai misal rumput dan herba di padang rumput mereka mempunyai pengalaman pada periode kekeringan. 2. Saling Ketergantungan Antara Faktor Biotik dan Biotik Selain faktor abiotik, kunci penting dalam ekologi adalah organisme hidup yang mempengaruhi organisme hidup lainnya. Semua organisme hidup yang tinggal dalam suatu lingkungan disebut faktor-faktor biotik. Pikirkan tentang ikan mas dalam suatu stoples. Sekarang pikirkan hubungan eratnya dengan organisme lain. Apakah ikan tersebut hidup sendiri atau dengan ikan lainnya? Apakah terdapat tumbuhan pada stoples tersebut?. Ikan mungkin tergantung pada organisme lainnya untuk mendapatkan makanan, atau organisme tersebut dimakan untuk kehidupan lainnya. Ikan mas memerlukan anggota spesies yang sama untuk dapat berkembang biak. Untuk memenuhi kebutuhanya, ikan mas mungkin berkompetisi dengan organisme-organisme yang sama atau berbeda jenis yang ada dalam stoples tersebut. Semua organisme tergantung pada organisme lainnya secara langsung atau tidak langsung untuk mendapat makanan, bersarang, bereproduksi, atau mendapatkan perlindungan. Bila Anda mempelajari organisme sebagai suatu individual, sebagai misal rusa jantan berekor putih, Anda mungkin menemukan spesies makanan apa yang lebih disukainya, dan berapa jauh mereka menjelajah untuk mendapatkan makanan. Namun, mempelajari individu tunggal tidak akan dapat Anda gunakan untuk menceritakan semua yang Anda ketahui tentang rusa berekor putih. Kenyataannya, rusa berekor putih adalah hewan yang bermasyarakat. Mereka hidup dalam kelompok kecil atau berada pada struktur masyarakat yang kuat untuk membangun komunikasi baik secara visual atau vokal, yang mempertahankan mereka tetap selamat. Di antara produsen, konsumen, dan pengurai terjadi saling ketergantungan. Coba anda perhatikan Gambar 2. MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 235

16 Gambar Saling ketergantungan antarkomponen biotik dalam suatu Kelinci (konsumen) tergantung pada tumbuhan hijau (produsen) karena kelinci memakan rumput. Selanjutnya, kelinci mengeluarkan kotoran, dan kotoran kelinci akan diuraikan oleh pengurai menjadi zat-zat hara. Zat-zat hara diserap oleh akar tumbuhan hijau. Berdasarkan uraian tersebut dapat disimpulkan bahwa di dalam kehidupan ini terjadi saling ketergantungan di antara komponen-komponen penyusunnya. Saling ketergantungan tersebut membentuk suatu lingkaran yang tidak putus. Lihat Gambar 3. Gambar Antar komponen biotik terjadi saling ketergantungan yang membentuk lingkaran yang berkesinambungan. Konsumen tergantung pada produsen. Produsen dan konsumen yang mati akan diuraikan oleh pengurai menjadi zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan (produsen). Hasil fotosintesis dari produsen diperlukan oleh konsumen, demikian seterusnya. 236 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

17 3. Arus Energi dalam Rantai Makanan Berdasarkan pada bahasan saling ketergantungan telah dijelaskan bahwa konsumen tergantung pada produsen. Tumbuhan hijau adalah satu-satunya makhluk hidup yang dapat membuat sendiri makanannya. Makanan yang dihasilkan diperlukan oleh hewan pemakan tumbuhan, misalnya sapi, kambing, dan kelinci. Semua kegiatan makhluk hidup seperti bergerak, tumbuh, dan berkembang biak selalu membutuhkan tenaga. Tenaga atau energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kegiatan. Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Darimanakah makhluk hidup memperoleh energi sehingga ia dapat melakukan kegiatan hidup? Sumber energi di dunia adalah matahari. Melalui fotosintesis, tumbuhan hijau dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia yang tersimpan dalam bentuk makanan. Dengan energi inilah tumbuhan dapat melakukan kegiatan hidupnya. Bila tumbuhan dimakan konsumen pertama, maka energi yang berada di dalam tumbuhan akan berpindah ke dalam tubuh konsumen pertama. Selanjutnya, jika konsumen pertama dimakan oleh konsumen kedua, maka energi yang berada dalam tubuh konsumen pertama akan berpindah ke dalam tubuh konsumen kedua. Demikian seterusnya sehingga terjadi perpindahan energi. Fitoplankton zooplankton ikan penyu Jadi, dalam rantai makanan terjadi perpindahan energi, yaitu dari produsen pindah ke konsumen pertama, dari konsumen pertama pindah ke konsumen kedua, dari konsumen kedua pindah ke konsumen ketiga, dan seterusnya. 4. Jaring-jaring Makanan Sebuah rantai makanan sederhana sebagai misal rumput tikus burung elang, dengan mudah untuk dipelajari, tetapi rantai makanan ini tidak menunjukkan hubungan yang kompleks bahwa terdapat organisme yang makan lebih dari satu spesies. Ahli ekologi tertarik pada aliran energi dalam suatu ekosistem yang kemungkinan dirancang terdiri dari beberapa eksperimen dengan banyak organisme dalam komunitas yang mereka peroleh. Model yang mereka munculkan, disebut jaring-jaring makanan, yang menunjukkan semua kemungkinan hubungan memakan pada tiap-tiap tingkat trofik dalam suatu komunitas. Jaring-jaring makanan merupakan model yang lebih realistik daripada rantai makanan karena kebanyakan organisme tergantung pada lebih dari satu spesies sebagai makanan. Jaring-jaring makanan pada ekosistem ditunjukkan pada Gambar 4 yang mewakili suatu jaring yang saling berhubungan antar rantai makanan yang dibentuk oleh herbivor dan karnivor. MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 237

18 Gambar Jaring-jaring makanan ini menggambarkan hubungan memakan dan dimakan dalam suatu ekosistem. Tanda panah menunjukkan arah perpidahan energi. D. Kesetimbangan Ekosistem Ekosistem merupakan kesatuan antara komponen biotik dan abiotik. Jadi, antara produsen, konsumen, pengurai, dan benda dalam ekosistem tersebut ada hubungan timbal balik. Ekosistem dikatakan seimbang apabila komposisi di antara komponenkomponen tersebut dalam keadaan seimbang. Ekosistem yang seimbang dapat bertahan lama atau kesinambungannya dapat terpelihara. E. Contoh Ekosistem Berdasarkan terbentuknya ekosistem terdiri dari : 1. Ekosistem alami adalah ekosistem yang terbentuk secara alamiah, misalnya danau, rawa, laut, hutan, padang rumput, dan sungai. 2. Ekosistem buatan adalah ekosistem yang sengaja dibuat oleh manusia, misalnya waduk, sawah, kolam, dan akuarium. Gambar Akuarium dengan komponen penyusunnya yang seimbang 238 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

19 Kehidupan dalam sebuah akuarium adalah contoh dari suatu ekosistem buatan. Komponen biotiknya adalah tumbuhan air, ikan, siput, dan bakteri pengurai. Komponen abiotiknya adalah air, batu, pasir, tanah, dan udara. Bila komposisi komponen tersebut sudah mencapai keseimbangan, komunitas dalam akuarium tersebut dapat bertahan lama. Hal ini dapat terjadi karena adanya hubungan timbal balik yang saling menunjang di antara komponen penyusunnya berikut ini. 1. Tersedianya oksigen dan karbondioksida :dengan bantuan cahaya, tumbuhan air melakukan fotosintesis. Hasilnya berupa makanan dan oksigen. Oksigen digunakan oleh tumbuhan dan hewan untuk respirasi Selanjutnya melalui respirasi akan dikeluarkan karbon dioksida yang selanjutnya akan dipakai oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Hal ini akan terjadi berulang-ulang. 2. Tersedianya makanan sebagai sumber energi : hewan air mendapat makanan dari tumbuhan air. Tumbuhan dan hewan air yang mati akan diuraikan oleh pengurai. Hasil penguraian berupa zat-zat hara akan digunakan kembali oleh tumbuhan air. Apa yang akan terjadi jika akuarium dipindahkan ke tempat yang gelap?, Mengapa hal itu dapat terjadi? MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 239

20 Kompetensi Guru Mata Pelajaran : 1.8. Memahami lingkup dan kedalaman biologi sekolah Indikator Esensial : Mengidentifikasi persamaan ciri antara bakteri dan sianobakteri Memberi contoh alga biru hijau yang bersimbiosis dengan tumbuhan A. Bakteri Menurut klasifikasi sistem lima kingdom semua organisme prokariotik dikelompokkan dalam kingdom Monera, sedangkan empat kingdom lain yaitu Protista, Fungi, Plantae dan Animalia merupakan organisme eukariotik. Organisme prokariotik terdiri atas dua kelompok kecil yaitu Archaebacteria dan Cyanobacteria serta satu kelompok besar yaitu Eubacteria (kelompok bakteri sebenarnya) Bakteri (dalam bahasa Yunani, bacterion = batang kecil) ditemukan pertama kali oleh ilmuwan Belanda Anthony van Leeuwenhoek. Bakteri merupakan organisme yang paling banyak jumlahnya dan lebih tersebar luas dibandingkan makhluk hidup yang lain. Bakteri memiliki ratusan ribu spesies yang hidup di darat hingga lautan dan bahkan pada tempat-tempat yang ekstrim. Bakteri ada yang menguntungkan tetapi ada pula yang merugikan. 1. Ciri-ciri Bakteri Bakteri adalah organisme uniselluler, umumnya tidak memiliki klorofil dan berukuran renik (mikroskopis).termasuk kelompok mikrobia prokariotik, sehingga tidak memiliki membran inti dan sistem membran dalam (organelnya tidak bermembran), bersel satu atau membentuk kelompok, bentuk sel beragam, hidup secara heterotrof, beberapa hidup secara autotrof, reproduksi umumnya melalui pembelahan sel, ada yang bersifat aerob dan ada yang anaerob, memiliki ukuran tubuh yang bervariasi antara 0,12 s/d ratusan mikron dan pada umumnya memiliki ukuran rata-rata 1 s/d 5 mikron, hidup bebas atau parasit, beberapa jenis bakteri dapat hidup di lingkungan ekstrim seperti pada mata air panas, kawah atau gambut, bakteri yang hidupnya di tempat ekstrim biasanya dinding selnya tidak mengandung peptidoglikan, sedangkan yang hidupnya kosmopolit/diberbagai lingkungan dinding selnya mengandung peptidoglikan Selain ciri-ciri tersebut, dinding sel bakteri tersusun atas mukopolisakarida dan peptidoglikan (murein), sel bakteri dapat mensekresikan lendir ke permukaan dinding selnya, membran sitoplasma meliputi 8 10% dari bobot kering sel dan tersusun atas fosfolipida dan protein. Sitoplasma dikelilingi oleh membran sitoplasma, dan tersusun dari 80% air, asam nukleat, protein, karbohidrat, lemak dan ion organik, serta kromatofora. Pada kondisi yang tidak menguntungkan bakteri dapat membentuk endospora yang berfungsi melindungi bakteri dari panas dan gangguan alam. Beberapa bakteri dapat memfiksasi nitrogen dengan cara bersimbiosis dengan tanaman ( misalnya Rhyzobium sp). Bakteri ada yang bergerak dengan flagella dan ada yang bergerak tanpa flagella. Bakteri tanpa flagella bergerak dengan cara berguling. 2. Struktur Bakteri Struktur bakteri terbagi menjadi dua yaitu: struktur dasar dan struktur tambahan. Struktur dasar bakteri terdiri dari: 240 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

21 a. Dinding sel tersusun dari peptidoglikan yaitu gabungan protein dan polisakarida (ketebalan peptidoglikan membagi bakteri menjadi: bakteri gram positif bila peptidoglikannya tebal dan bakteri gram negatif bila peptidoglikannya tipis). b. Membran plasma adalah membran yang menyelubungi sitoplasma tersusun atas lapisan fosfolipid dan protein. c. Sitoplasma adalah cairan sel. d. Ribosom adalah organel yang tersebar dalam sitoplasma, tersusun atas protein dan RNA. e. Granula penyimpanan, karena bakteri menyimpan cadangan makanan yang dibutuhkan. Struktur tambahan bakteri terdiri atas: a. Kapsul atau lapisan lendir adalah lapisan di luar dinding sel pada jenis bakteri tertentu, bila lapisannya tebal disebut kapsul dan bila lapisannya tipis disebut lapisan lendir. Kapsul dan lapisan lendir tersusun atas polisakarida dan air. b. Flagelum atau bulu cambuk adalah struktur berbentuk batang atau spiral yang menonjol dari dinding sel. c. Pilus dan fimbria adalah struktur berbentuk seperti rambut halus yang menonjol dari dinding sel, pilus mirip dengan flagelum tetapi lebih pendek, kaku dan berdiameter lebih kecil dan tersusun dari protein dan hanya terdapat pada bakteri gram negatif. Fimbria adalah struktur sejenis pilus tetapi lebih pendek daripada pilus. d. Klorosom adalah struktur yang berada tepat dibawah membran plasma dan mengandung pigmen klorofil dan pigmen lainnya untuk proses fotosintesis. Klorosom hanya terdapat pada bakteri yang melakukan fotosintesis. e. Vakuola gas terdapat pada bakteri yang hidup di air dan berfotosintesis. f. Endospora adalah bentuk istirahat (laten) dari beberapa jenis bakteri gram positif dan terbentuk di dalam sel bakteri jika kondisi tidak menguntungkan bagi kehidupan bakteri. Endospora mengandung sedikit sitoplasma, materi genetik, dan ribosom. Dinding endospora yang tebal tersusun atas protein dan menyebabkan endospora tahan terhadap kekeringan, radiasi cahaya, suhu tinggi dan zat kimia. Jika kondisi lingkungan menguntungkan endospora akan tumbuh menjadi sel bakteri baru. Berikut ini adalah gambar struktur bakteri dan cyanobakteria. a b Gambar a. Bakteri dan b. Cyanobacteria MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 241

22 3. Bentuk Bakteri Bentuk dasar bakteri terdiri atas bentuk bulat (kokus), batang (basil), spiral (spirilia), terdapat bentuk antara kokus dan basil yang disebut kokobasil serta seperti tanda baca koma. 4. Alat Gerak Bakteri Alat gerak pada bakteri berupa flagellum atau bulu cambuk yaitu struktur berbentuk batang atau spiral yang menonjol dari dinding sel. Flagellum memungkinkan bakteri bergerak menuju kondisi lingkungan yang menguntungkan dan menghindar dari lingkungan yang merugikan bagi kehidupannya. 5. Cara Perkembangbiakan bakteri Bakteri umumnya melakukan reproduksi atau berkembang biak secara aseksual (vegetatif = tak kawin) dengan membelah diri. Pembelahan sel pada bakteri adalah pembelahan biner yaitu setiap sel membelah menjadi dua. Reproduksi bakteri secara seksual yaitu dengan pertukaran materi genetik dengan bakteri lainnya.pertukaran materi genetik disebut rekombinasi genetik atau rekombinasi DNA. B. Cyanobacteria Cyanobacteria dikenal pula sebagai bakteri biru-hijau (mempunyai klorofil), alga biru-hijau (Cyanophyceae), alga lendir (mempunyai lendir di bagian luar dinding selnya), Cyanophyta, Cyanocloronta, termasuk organisme autotrof fotosintetik. Lapisan lendir cyanobacteria dapat membantu gerakan secara meluncur. Jejak fosilnya telah ditemukan berusia 3,8 miliar tahun. Cyanobacteria ditemukan di hampir semua habitat mulai dari samudera hingga perairan tawar, dari batu sampai tanah. Cyanobacteria tidak memiliki alat gerak namun dapat melakukan fotosintesis. 1. Bentuk Tubuh Bentuk tubuh Cyanobacteria biasanya uniselular (bersel tunggal), koloni atau filamen. Koloni dapat berbentuk lembaran atau bulat. Uniseluler atau sel tunggal hidup bebas atau menempel, contohnya Chroococcus, Gleocapsa, dan Chamaesiphon. Koloni adalah sejumlah sel tumbuh bersama-sama dalam selubung sama. Selubung ini dihasilkan melalui sekresi dari masing-masing sel. Contoh koloni yaitu Microcystis, Polycistis dan Merismopedia. Bentuk tubuh selanjutnya yaitu filamen. Filamen adalah deretan sel membentuk untaian yang bercabang atau tidak yang dihasilkan dari pembelahan satu arah. Beberapa marga dengan bentuk tubuh filamen adalah Oscillatoria, Lyngbia, Nostoc dan Anabaena. Bentuk filamen ada yang bercabang dan tidak bercabang. 2. Ciri-ciri Seperti telah diuraikan di atas bukti pengamatan mikroskop elektron dan biokimia menunjukkan bahwa Cyanobacteria berkerabat dekat dengan bakteri dan masuk dalam Monera. Persamaan ciri dengan bakteri yaitu sifat selnya prokariotik. Persamaan ciri lain dengan bakteri yaitu pada dinding sel. Dinding sel alga biru hijau yaitu mukopeptida. Dinding sel dilapisi oleh selubung lendir yang pada beberapa spesies susunannya kaku tetapi pada beberapa spesies lain seperti gelatin. Dinding sel memiliki susunan yang kompleks dan hanya dapat dibedakan dengan plasmalemmanya, dengan kata lain dinding sel terletak antara plasmalemma dan selubung berlendir. Susunannya kompleks, dan biasanya struktur berlapis. Adapun lapisan tersebut yaitu: 242 MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI

23 a. Lapisan terluar : lipopolisakarida b. Lapisan dalam : mukopolimer dari peptidoglikan yang terlarut oleh lisozim. Mukopolimer ini tersusus dari asam muramik, glukosamin, alanin, asam glutamat dan asam diaminopimelik. Protoplasma tidak terbagi dalam sitoplasma dan inti juga tidak ada organel. Protoplasma memiliki konsistensi kental dan alirannya tidak dapat diamati. Cyanobacteria tidak memiliki kloroplas tetapi kantung pipih yang mengandung klorofil a. Kantung ini disebut tilakoid yang pada beberapa spesies terletak di perifer sel atau terletak bebas menyebar pada protoplasma. Pada permukaan tilakoid terdapat fikobilosom tersusun paralel yang mengandung pigmen tambahan. Tiap fikobilisom tersusun dari fikobiliprotein. Tiap fikobiliprotein terdiri fikobilin mengelilingi rapat protein. Pigmen tambahan tersebut yaitu fikobilin terdiri dari fikosianin, alofikosianin keduanya merupakan pigmen berwarna biru dan fikoeritrin pigmen berwarna merah. Ketiga pigmen ini dapat menyerap cahaya pada spektrum yang berbeda dengan klorofil a dan dapat mengalihkan energi cahaya ke klorofil a untuk digunakan dalam fotosintesis. Hasil fotosintesis tersimpan dalam granula dalam bentuk tepung cyanophycean. Bentukan seperti granula yang pada mikroskop cahaya dengan perbesaran kuat berwarna kemerahan pada Cyanobacteria planktonik yaitu vakuola gas. Vakuola gas mungkin membantu sel untuk melindungi pigmen fotosintetik dan memberikan kemampuan mengapung sel. Cyanobacteria memang tidak memiliki inti tetapi tetap memiliki materi DNA. Materi ini sering tersebar seperti jala. Oleh karena memiiki klorofil maka Cyanobacteria dapat melakukan fotosintesis tetapi beberapa spesies dapat memanfaatkan senyawa kimia siap pakai untuk hidupnya. Diperkirakan bahwa Cyanobacteria yang dijumpai di guagua dan di bawah batu yang dilapisi lumpur dapat hidup di sana hanya berkat kemampuannya menggunakan cara hidup heterotrof. Cyanobacteria atau Cyanocloronta dapat dijumpai dengan mudah baik di akuatik maupun di terestrial. Terdapat pada tanah gundul, batu-batuan lembab dan ternaungi, benda mati, ataupun tumbuhan. Nampak sebagai lapisan berlendir. Cyanobacteria dapat tahan pada kondisi yang tidak menguntungkan. Beberapa spesies dijumpai pada sumber air panas dan beberapa spesies tertentu dapat hidup dengan kisaran suhu -60 o C 15 o C. Selain itu pada tempat dengan sinar matahari penuh atau tempat gelap gulita dan di perairan dengan kandungan garam 27 %. Cyanobakteri tidak memiliki flagela. Berukuran lebih besar daripada sel prokariotik 1 50 mikron. 3. Penyematan (fiksasi) nitrogen dan karbon Cyanobakteria mampu mereduksi nitrogen dan karbon dalam kondisi ada oksigen (aerob) maupun tanpa oksigen (anaerob). Mereka melakukannya dengan mengoksidasi belerang (sulfur) sebagai pengganti oksigen. Penyematan nitrogen dilakukan dalam bentuk heterosista, sementara penyematan karbon dilakukan dalam bentuk sel fotosintetik, menggunakan pigmen klorofil (seperti tumbuhan hijau) maupun fikosianin (khas kelompok bakteri ini). Contoh Cyanobacteria yang dapat memfiksasi nitrogen : Anabaena azzollae. MODUL PLPG 2014 PENDALAMAN MATERI BIOLOGI 243